Faglig innhold

Fluiders egenskaper, viskositet. Hastighetsfelt, materiellderivert, strømlinjer og banelinjer. Trykkfordeling i stasjonære og akselererte systemer. Roterende kar. Manometri. Oppdrift. Reynolds transportteorem. Dimensjonsanalyse og dimensjonsløse grupper. Kontinuitetslikningen, kraftloven og momentloven for kontrollvolum. Energilikningen og Bernoulli's likning. Eulers bevegelseslikning for ikke-viskøs strømning og Navier-Stokes likning for viskøs strømning. Grensebetingelser for fluidmekanikkens grunnlikninger. Strømfunksjonen, virvling og rotasjon, viskøse spenninger og tøyningshastigheter. Reynolds tall. Kvalitativt om turbulens. Laminær og turbulent rørstrømning. Grensesjiktbegrepet. Ekstern strømning. Grunnleggende numerisk beregning og visualisering. Turbomaskiner og vannkraftverk: ulike vannturbiner, hovedkomponenter, småkraftverk og pumpekraftverk, dimensjonering. Kavitasjon. Eksempler på fluidmekaniske problemstillinger knyttet til fornybar energi.

Læringsutbytte

Etter fullført kurs skal studenten ha forståelse av teorien for strømning av ideelle og reelle væsker og gasser (fluider). Studenten skal selv være i stand til å formulere og løse praktiske strømingsproblemer innen alle kunnskapskategoriene i det følgende. Kunnskaper: Etter fullført emne skal studenten ha kunnskap om: - Fluiders egenskaper, viskositet. - Hastighetsfelt, materiellderivert, strømlinjer og banelinjer. - Trykkfordeling i stasjonære og akselererte systemer. Roterende kar. Manometri. Oppdrift. - Reynolds transportteorem. - Grunnleggende dimensjonsanalyse og viktige dimensjonsløse grupper. - Kontinuitetslikningen, kraftloven og momentloven for kontrollvolum. - Energilikningen og Bernoulli's likning. - Euler's bevegelseslikning for ikke-viskøs strømning. - Navier-Stokes likning for viskøs strømning. - Grensebetingelser for fluidmekanikkens grunnlikninger. - Strømfunksjonen, virvling og rotasjon, viskøse spenninger og tøyningshastigheter. - Reynolds tall. Kvalitativt om turbulens. - Laminær og turbulent rørstrømning. - Grensesjiktbegrepet. - Drag og løft - Eksempler fra aktuelle forskningstemaer innen fluidmekanikk. Hovedkomponenter i vannkraftverk og vannturbiner - beregne produksjon i vannkraftverk og pumpesystemer. Ferdigheter: Etter fullført emne skal studenten ha ferdigheter om: - Vurdering av modeller for strømningsanalyse. - Bruk av kontrollvolumanalyse. - Beregning av krefter og moment fra fluid på faste legemer. - Avledning og bruk av formler og tabeller for strømninger. - Løsning av fluidmekanikkens grunnlikninger for enkle strømningsproblem. - Gjøre grunnleggende beregninger og visualiseringer med egnet programvare som introduseres i kurset. Generell kompetanse: Etter fullført emne skal studenten ha kompetanse om - Teorien for strømning av ideelle og reelle væsker og gasser (fluider). - Formulering og løsning av praktiske strømningsproblemer.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, eksempelregning, regneøvinger og selvstudium. Et foreskrevet antall av øvingene og laboratoriearbeider må være godkjent før eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger
• Laboratoriearbeid

Spesielle vilkår

Anbefalte forkunnskaper

IMAT1001 Matematiske metoder 1, IMAT2011 Matematiske metoder 2 for Elektro og Fornybar energi, IFYKJT1001 Fysikk/kjemi og FENT1001 Fornybar energi grunnkurs

Forkunnskapskrav

Studierettskrav. Tilgang til emnet forutsetter studierett ved Bachelor i fornybar energi (BIFOREN), NTNU

Kursmateriell

Forelesningsnotater og pensumbok: Yunus A. Cengel & John M. Cimbala "Fluid Mechanics - Fundamentals and Applications" 3rd or 4th Edition in SI-Units, McGraw-Hill.

Studiepoengreduksjon